液体结构与液固相变资料讲解
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二、气体、液体、非晶及晶体的结构和衍射特征比较
图2-2
三、描述物态结构的参数 1. 平均数密度 ：系统整体单位体积的粒子数。
2. 数密度 ：在距离某一参考粒子 处单位体积的粒子数
r Nr
4r2dr
N r 为微元体4r2dr中的粒子数
3.对偶分布函数 ：在距离某一参考粒子 处的相对密度
数。
grr0
N1 rr0m40grr2dr
第3节 液-固相变的物理机制
一、 液-固相变驱动力
GS HS TSS GLHLTL S
G V G S G L H V T S V
HVHSHL SV SSSL
熔点处
0HmTmSm
Sm
Hm Tm
熔点附近 HV Hm
SV Sm G VHmTSmHm1T T m
4.平均原子间距 ： 曲线第一峰的位置。表示参考原子
至其周围第一配位层各原子的平均间距。
图2-3 气液固结构参数定义示意图
5.径向分布函数(radical distribution function—RDF)：
R D 4 r 2r F 4 r 20 g r
6.配位数 ：参考原子周围最近邻（即第一壳层）原子数
固体粒子之间具有很强的化学键。化学键有方向性， 抗剪切。
液体粒子之间没有很强的化学键，但有很强的距离约 束力，不抗剪切，不自由膨胀。
气体粒子之间既没有很强的化学键，也没有很强的距 离约束力，不抗剪切，可自由膨胀。
图2-2 晶体、液体、气体的结构与相互作用模型
晶体、液体、气体的动态结构是相互作用模型与热运 动的叠加
图2-1 液态金属的飞溅
三、液体的物理化学性质 密度、粘度、电导率、导热率、 扩散系数、表面张力 热容、熔化热、汽化热、熔点、沸点 蒸汽压、等压膨胀系数、等温压缩系数、凝固收缩率
第2节 液态金属的结构
一、固液气体的结构模型 人类对液态的认识比固态和气态要肤浅得多，目前仍
没有成熟的理论模型给予液体结构满意的描述。从液体的 共性可以断定：
二、曲率及压力对合金熔点的影响
对于球面：
G1
V s p
V s
1 ( r1
1 )
r2
GLeabharlann Baidu
2
H
m Tm
Tr
G1 G2 0
Tr
2V s T m K H m
三、物质熔化时体积变化、熵变 一般不大。
四、金属熔化潜热与其气化潜 热比小的多
金属结晶微观过程
两个过程重叠交织
形核
长大 形成多晶体
第2章 液态金属结构与液固相变
第1节 液体的分类与性质
一、液体的分类 按组成粒子及其相互作用分： 原子液体，包括液态金属、液化惰性气体 分子液体，包括极性分子液体、非极性分子液体 离子液体，包括高温熔盐、电解质水溶液
二、液体的共性 1.重力、表面张力可以决定粒子之间的堆积排列和整体几
何形状 2.具有流动性和凝聚性 3.具有宏观界面 4.几乎不可压缩
GV
HmT Tm
图2-6 液-固体积自由能的变化
• 结晶过程中克服的两种不同的能障：
• 热力学能障：它由被迫于高能态过渡状态下的界面 原子所产生，能直接影响到体系自由能的大小。 （界面能属此种情况，对生核影响较大）
• 动力学能障：由金属原子穿越界面，原则上与驱动 力的大小无关而仅取决于界面的结构性质。（激活 能属此种情况，对晶体生长影响较大）
图2-2
三、描述物态结构的参数 1. 平均数密度 ：系统整体单位体积的粒子数。
2. 数密度 ：在距离某一参考粒子 处单位体积的粒子数
r Nr
4r2dr
N r 为微元体4r2dr中的粒子数
3.对偶分布函数 ：在距离某一参考粒子 处的相对密度
数。
grr0
N1 rr0m40grr2dr
第3节 液-固相变的物理机制
一、 液-固相变驱动力
GS HS TSS GLHLTL S
G V G S G L H V T S V
HVHSHL SV SSSL
熔点处
0HmTmSm
Sm
Hm Tm
熔点附近 HV Hm
SV Sm G VHmTSmHm1T T m
4.平均原子间距 ： 曲线第一峰的位置。表示参考原子
至其周围第一配位层各原子的平均间距。
图2-3 气液固结构参数定义示意图
5.径向分布函数(radical distribution function—RDF)：
R D 4 r 2r F 4 r 20 g r
6.配位数 ：参考原子周围最近邻（即第一壳层）原子数
固体粒子之间具有很强的化学键。化学键有方向性， 抗剪切。
液体粒子之间没有很强的化学键，但有很强的距离约 束力，不抗剪切，不自由膨胀。
气体粒子之间既没有很强的化学键，也没有很强的距 离约束力，不抗剪切，可自由膨胀。
图2-2 晶体、液体、气体的结构与相互作用模型
晶体、液体、气体的动态结构是相互作用模型与热运 动的叠加
图2-1 液态金属的飞溅
三、液体的物理化学性质 密度、粘度、电导率、导热率、 扩散系数、表面张力 热容、熔化热、汽化热、熔点、沸点 蒸汽压、等压膨胀系数、等温压缩系数、凝固收缩率
第2节 液态金属的结构
一、固液气体的结构模型 人类对液态的认识比固态和气态要肤浅得多，目前仍
没有成熟的理论模型给予液体结构满意的描述。从液体的 共性可以断定：
二、曲率及压力对合金熔点的影响
对于球面：
G1
V s p
V s
1 ( r1
1 )
r2
GLeabharlann Baidu
2
H
m Tm
Tr
G1 G2 0
Tr
2V s T m K H m
三、物质熔化时体积变化、熵变 一般不大。
四、金属熔化潜热与其气化潜 热比小的多
金属结晶微观过程
两个过程重叠交织
形核
长大 形成多晶体
第2章 液态金属结构与液固相变
第1节 液体的分类与性质
一、液体的分类 按组成粒子及其相互作用分： 原子液体，包括液态金属、液化惰性气体 分子液体，包括极性分子液体、非极性分子液体 离子液体，包括高温熔盐、电解质水溶液
二、液体的共性 1.重力、表面张力可以决定粒子之间的堆积排列和整体几
何形状 2.具有流动性和凝聚性 3.具有宏观界面 4.几乎不可压缩
GV
HmT Tm
图2-6 液-固体积自由能的变化
• 结晶过程中克服的两种不同的能障：
• 热力学能障：它由被迫于高能态过渡状态下的界面 原子所产生，能直接影响到体系自由能的大小。 （界面能属此种情况，对生核影响较大）
• 动力学能障：由金属原子穿越界面，原则上与驱动 力的大小无关而仅取决于界面的结构性质。（激活 能属此种情况，对晶体生长影响较大）